“方程的根與函數(shù)的零點”教學設(shè)計(3)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學 來源: 高中學習網(wǎng)


  一、教學內(nèi)容解析

本節(jié)課的主要內(nèi)容有函數(shù)零點的的概念、函數(shù)零點存在性判定定理。

函數(shù)f(x)的零點,是中學數(shù)學的一個重要概念,從函數(shù)值與自變量對應(yīng)的角度看,就是使函數(shù)值為0的實數(shù)x;從方程的角度看,即為相應(yīng)方程f(x)=0的實數(shù)根,從函數(shù)的圖形表示看,函數(shù)的零點就是函數(shù)f(x)與x軸交點的橫坐標.函數(shù)是中學數(shù)學的核心概念,核心的根本原因之一在于函數(shù)與其他知識具有廣泛的聯(lián)系性,而函數(shù)的零點就是其中的一個鏈結(jié)點,它從不同的角度,將數(shù)與形,函數(shù)與方程有機的聯(lián)系在一起。

函數(shù)零點的存在性判定定理,其目的就是通過找函數(shù)的零點來研究方程的根,進一步突出函數(shù)思想的應(yīng)用,也為二分法求方程的近似解作好知識上和思想上的準備。定理不需證明,關(guān)鍵在于讓學生通過感知體驗并加以確認,由些需要結(jié)合具體的實例,加強對定理進行全面的認識,比如定理應(yīng)用的局限性,即定理的前提是函數(shù)的圖象必須是連續(xù)的,定理只能判定函數(shù)的“變號”零點;定理結(jié)論中零點存在但不一定唯一,需要結(jié)合函數(shù)的圖象和性質(zhì)作進一步的判斷。

對函數(shù)與方程的關(guān)系有一個逐步認識的過程,教材遵循了由淺入深、循序漸進的原則.從學生認為較簡單的一元二次方程與相應(yīng)的二次函數(shù)入手,由具體到一般,建立一元二次方程的根與相應(yīng)的二次函數(shù)的零點的聯(lián)系,然后將其推廣到一般方程與相應(yīng)的函數(shù)的情形。

函數(shù)與方程相比較,一個“動”,一個“靜”;一個“整體”,一個“局部”。用函數(shù)的觀點研究方程,本質(zhì)上就是將局部的問題放在整體中研究,將靜態(tài)的結(jié)果放在動態(tài)的過程中研究,這為今后進一步學習函數(shù)與不等式等其它知識的聯(lián)系奠定了堅實的基礎(chǔ)。

本節(jié)是函數(shù)應(yīng)用的第一課,因此教學時應(yīng)當站在函數(shù)應(yīng)用的高度,從函數(shù)與其他知識的聯(lián)系的角度來引入較為適宜。

二、教學目標解析

1.結(jié)合具體的問題,并從特殊推廣到一般,使學生領(lǐng)會函數(shù)與方程之間的內(nèi)在聯(lián)系,從而了解函數(shù)的零點與方程根的聯(lián)系。

2.結(jié)合函數(shù)圖象,通過觀察分析特殊函數(shù)的零點存在的特點,通過問題,理解連續(xù)函數(shù)在某個區(qū)間上存在零點的判定方法,并能由此方法判定函數(shù)在某個區(qū)間上存在零點。了解定理應(yīng)用的前提條件,應(yīng)用的局限性,及定理的準確結(jié)論。

3.通過具體實例,學生能結(jié)合函數(shù)的圖象和性質(zhì)進一步判斷函數(shù)零點的個數(shù)。

4.在學習過程中,體驗函數(shù)與方程思想及數(shù)形結(jié)合思想。

三、教學問題診斷分析

1.通過前面的學習,學生已經(jīng)了解一些基本初等函數(shù)的模型,掌握了函數(shù)圖象的一般畫法,及一定的看圖識圖能力,這為本節(jié)課利用函數(shù)圖象,判斷方程根的存在性提供了一定的知識基礎(chǔ)。對于函數(shù)零點的概念本質(zhì)的理解,學生缺乏的是函數(shù)的觀點,或是函數(shù)應(yīng)用的意識,造成對函數(shù)與方程之間的聯(lián)系缺乏了解。由此作為函數(shù)應(yīng)用的第一課時,有必要點明函數(shù)的核心地位,即說明函數(shù)與其他知識的聯(lián)系及其在生活中的應(yīng)用,初步樹立起函數(shù)應(yīng)用的意識。并從此出發(fā),通過問題的設(shè)置,引導學生思考,再通過實例的確認與體驗,從直觀到抽象,從特殊到一般的學習方式,捅破學生認識上的這層“窗戶紙”。

2.對于零點存在的判定定理,教材不要求給予其證明,這需要教師提供一定量的具體案例讓學生操作感知,同時鼓勵學生舉例來驗證,最終能自主地獲得并確認該定理的結(jié)論。對于定理的條件和結(jié)論,學生往往考慮不夠深入,需要教師通過具體的問題,引導學生從正面、反面、側(cè)面等不同的角度重新進行審視。

3.函數(shù)的零點,體現(xiàn)了函數(shù)與方程之間的密切聯(lián)系,教學中應(yīng)遵循高中數(shù)學以函數(shù)為主線的這一原則進行聯(lián)結(jié),側(cè)重在從函數(shù)的角度看方程,同時為二分法求方程的近似解作知識和思想上的準備。 

四、教學過程設(shè)計

(一)創(chuàng)設(shè)情景,揭示課題

函數(shù)是中學數(shù)學的核心內(nèi)容,它不僅在生活中有著大量的應(yīng)用,與其他數(shù)學知識有著千絲萬縷的聯(lián)系,若能抓住這一聯(lián)系,你就擁有了一把解決問題的金鑰匙。

案例1:周長為定值的矩形

不妨取l=12

問題1:求其面積的值: ,

顯然面積是一個關(guān)于x的一個二次多項式,

用幾何畫板演示矩形的變化:

問題2:求矩形面積的最大值?

當x取不同值時,代數(shù)式的值也相應(yīng)隨之變化,你能從函數(shù)的角度審視其中的關(guān)系嗎?

問題3:能否使得矩形的面積為8?你是如何分析的?

(1)實驗演示的角度進行估計,拖動時難以恰好出現(xiàn)面積為8的情況;

(2)解方程:x(6-x)=8

(3)方程x(6-x)=8能否從函數(shù)的角度來進行描述?

問題4:

一般地,對于一般的二次三項式,二次方程與二次函數(shù),它們之間有何聯(lián)系?

結(jié)論:

代數(shù)式的值就是相應(yīng)的函數(shù)值;

方程的根就是使相應(yīng)函數(shù)值為0的x的值。

更一般地

方程f(x)=0的根,就是使函數(shù)值y=f(x)的函數(shù)值為0的x值,從函數(shù)的角度我們稱之為零點。

設(shè)計意圖:本節(jié)課是函數(shù)應(yīng)用的第一課,有必要讓學生對函數(shù)的應(yīng)用有所了解。從具體的問題出發(fā),揭示函數(shù)與代數(shù)式、方程之間的內(nèi)在聯(lián)系,并從學生所熟悉的具體的二次函數(shù),推廣到一般的二次函數(shù),再進一步推廣到一般的函數(shù)。

(二)  互動交流  研討新知

1.函數(shù)零點的概念:

對于函數(shù),把使成立的實數(shù)叫做函數(shù)的零點.

2.對零點概念的理解

案例2:觀察圖象

問題1:此圖象是否能表示函數(shù)?

問題2:你能從中分析函數(shù)有哪些零點嗎?

問題3:從函數(shù)圖象的角度,你能對函數(shù)的零點換一種說法嗎?

結(jié)論:函數(shù)的零點就是方程實數(shù)根,亦即函數(shù)的圖象與軸交點的橫坐標.即:

方程有實數(shù)根函數(shù)的圖象與軸有交點函數(shù)有零點.

設(shè)計意圖:進一步掌握函數(shù)的核心概念,同時通過圖象進行一步完善對函數(shù)零點的全面理解,為下面借助圖象探究零點存在性定理作好一定的鋪墊。

2.零點存在定理的探究

案例3:下表是三次函數(shù)的部分對應(yīng)值表:

              

問題1:你能從表中找出函數(shù)的零點嗎?

問題2:結(jié)合圖象與表格,你能發(fā)現(xiàn)此函數(shù)零點的附近函數(shù)值有何特點?

生:兩邊的函數(shù)值異號!

問題3:如果一個函數(shù)f(x)滿足f(a)f(b)<0,在區(qū)間(a,b)上是否一定存在著函數(shù)的零點?

注意:函數(shù)在區(qū)間上必須是連續(xù)的(圖象能一筆畫),從而引出零點存在性定理.

問題4: 有位同學畫了一個圖,認為定理不一定成立,你的看法呢?

問題5:你能改變定理的條件或結(jié)論,得到一些新的命題嗎?

如1:加強定理的結(jié)論:若在區(qū)間[a,b]上連續(xù)函數(shù)f(x)滿足f(a)f(b)<0,是否意味著函數(shù)f(x)在[a,b]上恰有一個零點?

如2.將定理反過來:若連續(xù)函數(shù)f(x)在[a,b]上有一個零點,是否一定有f(a)f(b)<0?

如3:一般化:一個函數(shù)的零點是否都可由上述的定理進行判斷?(反例:同號零點,如案例2中的零點-2)

設(shè)計意圖:通過表格,是為了進一步鞏固對函數(shù)這一概念的全面認識,并為觀察零點存在性定理中函數(shù)值的異號埋下伏筆。通過教師的設(shè)問讓學生進一步全面深入地領(lǐng)悟定理的內(nèi)容,而鼓勵學生提問,是培養(yǎng)學生學習主動性和創(chuàng)造能力必要的過程。

(三)鞏固深化,發(fā)展思維

例1、求函數(shù)f(x)=?x+2x -6的零點個數(shù)。

設(shè)計問題:

(1)你可以想到什么方法來判斷函數(shù)零點?

(2)你是如何來確定零點所在的區(qū)間的?請各自選擇。

(3)零點是唯一的嗎?為什么?

設(shè)計意圖:對所學內(nèi)容鞏固,可以借助<幾何畫板>畫出函數(shù)f(x)的圖象觀察,也可借助<EXCEl>列出函數(shù)值表觀察。

本題可以使學生意識對零點的區(qū)間是不唯一的,為下一節(jié)二分法求方程的近似解奠定基礎(chǔ)。

讓學生進一步領(lǐng)悟,零點的唯一性需要借助函數(shù)的單調(diào)性。

(四)歸納整理,整體認識

請回顧本節(jié)課所學知識內(nèi)容有哪些?

所涉及到的主要數(shù)學思想又有哪些?

你還獲得了什么?

      (五)作業(yè)(略)


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